termo




FACULTAD DE INGENIERIA, ARQUITECTURA Y URBANISMO

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL








TRABAJO

EJERCICIOS DE ENTROPIA - PARES

ESTUDIANTE


NEIRA VERA HERBERTH



CURSO:
TERMODINÁMICA

DOCENTE:
ING. LUIS LARREA COLCHADO
2. Un mol de un gas ideal monoatómico se lleva del estado 1 (22,4 lt. Y 273°K) al estado 2 (2 atm y 303°K). Calcular ∆ U, ∆ H y∆ S. (Cv = 3 cal/mol; Cp= 5 cal/mol)
Rpta. ∆ U= 90 cal/mol, ∆ H= 150 cal/mol, ∆ S = - 0.86 cal/mol°K

∆U = n cv( T2-T1) ∆H= n . cp (T2- T1)
∆U= (1) (3) (303-273) ∆H= (1) (5) (303-273)
∆U= 90 cal/mol ∆H = 150 cal/mol

∆S= N.Cv.LN (T2/T1) + n Cp. Ln (T2/T1)
∆S= (1)(3)(303/273)+(1)(5) Ln (303/273)
∆S= 0.83 cal/mol °K ∆Ss= -0.83cal/mol °K


4.Un mol de gas ideal, inicialmente a 25°C, se expande:
a) Isotérmica y reversiblemente desde 20 a 40 lt.
b) Contra una presión de oposición cero (expansión de Jole) desde 20 a 40 lt. Calcular ∆ U, ∆ S, Q y W, para (a) y (b). Obsérvese la relación entre S y Q en (a) y (b).
Rpta. a) ∆ U=0, Q = W = 910.64 cal/mol, S = 1.377 u.e./mol
b) ∆E = 0, Q = 0, W = 0, ∆ S = 1.377u.e./mol (ya que S es función de estado).

T = 298 °K n = 1 mol V1 = 20 lt V2 = 40 lt

a) ISOTÉRMICA Y REVERSIBLE = ∆S = n.R.ln(V2/V1) = n.R.ln(P1/P2)
∆S = (1 mol) (6.31 J/mol°K)(ln(40/20)) T = cte.
∆S = 5.76 J/°K ∆U = 0
Q = -W
Q = - (1mol) (8.31 J/mol°K) (298°K) (ln(40/20))
Q = - 1716.49 J

b) Presión de oposición cero (Expansión de Joule)
T = cte. = 298°K, Por serexpansión contra el vacío W = 0
∆U = 0 Q = 0
∆S = n.R.Ln(V2/V1)
∆S = (1mol) (8.31 J/mol°K) (Ln(40/20))
∆S = 5.76 J/°K




6. Si 200 g de Sn (capacidad calorífica molar 6,1 cal/Kmol) inicialmente a 100°C y 100g de H20 (capacidad calorífica molar 18 cal/Kmol) inicialmente a 25°C, se mezclan en un calorímetro. Suponiendo que las capacidades caloríficas son constantes, Calcúlese a) LaTfinal del sistema, b) La variación de S del Sn, del H20 y del universo.




a) TF = 200 x 6.1 x 373 + 100 x 18 x 298 = 3057 °K
200 x 6.1 + 100 x 18
b) H20 = Ce = 18 g/mol S = Ce = 118.7 g/mol






8. Una muestra de H2 se encuentra en un cilindro de sección transversal del 50 cm2 dotado de un pistón. El Vinicial a 25°C es 500 cc y la P = 2atm. Calcular el ∆ S del sistema cuando elgas, supuesto idea, se expande de forma isotérmica a lo largo de 10 cm.
Rpta. ∆ S = 18,70 J/°K.

V1=500 ∆S= n.R. ln (V2/V1)
V2=1000 ∆S=4(8.31) ln (1000/500)
R=8.31 J/mol °k ∆S=23.04 J/ °K


10.Siendo los calores específicos del hielo y del agua líquida a 0°C 2,2 y 418 J.°K.g-1 respectivamente y la entalpía de fusión del hielo 332 J.g-1, Calcular elcambio de entropía de la congelación de 1 mol de agua sobre-enfriada a -10°C.
Rpta. ∆Ssistema= -20,58 J/°K. ∆Suniverso> 0

Q= m.Hf + m.C.At -10 °c= 263 °K
Q=18(332) +18(2.2)(-10-0)
Q=5580 J

∆S= Q/T
∆S=5580/263
∆S=21.22 J/ °K ∆Ss= -21.22 J/°k

12. Calcular la entropía molar del gas B a 300°K, sabiendo que esecompuesto es sólido por debajo de 100°K, y que sublima a esa temperatura cuando la presión es de 1 bar, con una entalpía de sublimación de 2000 cal/mol.

Datos: Cp(B(s)) = 2.5x10-4.T3 – 2.4 x 10-10.T6 cal/°K.mol 0 < T < 373 °K
Cp(B(g)) = 6 cal/°K.mol T > 100 °K
Rpta. ∆S(g,300) : 69,9 cal/°Kmol


∆s =∆S1+∆s2 y ∆s3
Para sólido: ∆S1= ∫
∆S1=∆S1= -
∆S1= 43.3 cal/ mol °k

∆ S2 =
∆ S2 = 20 Cal / mol °K

∆ S3 = n.cp.ln (T2 / T1 )
∆ S3 =(1) (6) Ln ( 300/100)
∆ S3 = 6.6 Cal / mol °k

∆ S =43.3 + 20 + 6.6
∆ S =64.9 cal / mol °K


14. Un bloque de 2kg que se mueve con una rapidez inicial de 5m/s se desliza sobre una mesa rugosa, hasta detenerse por la fricción. Suponiendo que el aire y la mesa están a la...